延川南深部煤层气高产主控地质因素研究

延川南区块属于深部高阶煤煤层气藏,受地质条件影响,区块单井产能差异大。结合煤层气开发动态资料,分析区块煤层气井富集高产主控地质因素。研究表明,气井产能受“构造、水动力、煤体结构”三因素控制,构造控制煤层气富集成藏,矿化度表征水动力强弱并影响煤层气保存,煤体结构制约储层改造。高产井主要位于埋深800~1 200 m的局部微幅隆起带翼部以及构造平缓区,地层水矿化度(3~10)×104 mg/L,原生–碎裂煤厚度大于2.5 m,日产气量大于1 000 m3;中产井位于埋深大于1 200 m的万宝山西部构造平缓区,矿化度大于10×104 mg/L,日产气量500~1 000 m3;而低产井主要靠近中部Ⅲ级断层以及局部Ⅳ级断层发育的断裂–凹陷带,矿化度低于0.3×104 mg/L,原生–碎裂煤厚度小于2.5 m,日产气量低于500 m3。区块产能的平面变化证实,构造是深部煤层气高产的主要控制因素。深部煤层气藏构造活动不发育的条件下储层渗透率极低,可改造性差,难以获得高产,构造活动的增强达到了改善储层目的,背斜轴部附近产生裂隙增加储层渗透性,易于煤层气富集和储层改造,局部小断层形成微裂缝,有利于煤层气解吸渗流,但是,构造活动较剧烈的断层以及凹陷带附近形成煤层气逸散通道,不利于煤层气的富集高产。      

沁水盆地寿阳区块煤层气井高产水影响因素

为揭示沁水盆地寿阳区块煤层气井产水异常高的主控因素,对该区的区域水文地质条件、煤层与顶底板及其含水层岩性组合关系以及不同压裂工艺对煤层气井产水特征的影响进行了系统分析,指出了导致寿阳区块煤层气井高产水的地质风险和工程风险,并提出了相应的规避措施。研究结果表明:压裂施工排量过大(7 m3/min)形成的压裂缝高过大,沟通了煤层附近的含水层,这是导致煤层气井高产水的直接原因;煤系地层中发育的高角度裂缝性含水砂岩层以及断层是导致煤层气井高产水的关键地质风险。此外,顶底板岩性厚度以及区域水文地质条件也是造成该区煤层气井高产水的重要因素。因此,降低压裂施工排量、规避围岩中的高角度裂缝性含水层、远离断层、选择厚层的顶底板泥岩发育区是降低煤层气井高产水的重要手段。     

高家堡井田煤层气井产水分析及设备选型

为了解决高家堡井田煤层气井排采过程产水过大,降压困难的问题,在确定产出水来源及分析高产水成因的基础上,采用数值模拟和产水量线性回归的方式对后期的最高日产水量进行预测,并提出针对性的排采设备。结果表明,该井产水来源于侏罗系中统延安组煤层及其顶板砂岩承压含水层;煤层本身的水文特征及XX01井所处的构造位置是造成高产水的主要原因;通过两种方法预测出来的最高产水量均在200 m3/d以上,产水量较大,提出后期首选电潜泵进行排采作业,为井田后期煤层气开发提供了依据。     

基于地质建模的保德Ⅰ单元煤层气井产能响应特征

煤层气资源条件及储层物性特征是煤层气勘探开发的基础,开展煤层气藏地质建模,厘清煤储层在空间上的展布特征,解释单井产能差异,可为煤层气选区、布井提供理论依据。以山西保德Ⅰ单元为研究对象,基于煤心含气量实测数据和试井渗透率测试,采用支持向量机算法（SVM）和变形F-S渗透率计算公式建立研究区含气量和渗透率反演模型,完成162口煤层气井含气量和渗透率测井数据的分析。进一步采用随机建模方法建立研究区含气量和渗透率模型,由模型计算结果表明:4+5号煤层的含气量为2.0~5.2 m3/t,平均3.3 m3/t,8+9号煤层含气量为2.4~9.2 m3/t,平均5.1 m3/t;4+5号煤层渗透率为（0.8~9.8）×10-3 μm2,平均6.1×10-3 μm2,8+9号煤层渗透率为（2.8~11）×10-3 μm2,平均7.3×10-3 μm2;保德Ⅰ单元总体表现为低含气量、高渗透率的煤层气藏开发单元。基于建立的地质模型,进一步分析研究区煤层气储层等效含气量、资源丰度、含气饱和度等平面展布规律,对比分析2口典型井（B1-X1和B1-X2）的地质条件,发现B1-X1井各项参数均优于B1-X2井。从过井剖面和生产曲线可以看出,影响两井产能差异的因素主要包括资源条件和储层物性条件,其中后者起决定性作用,B1-X1井条件明显优于B1-X2井。综合分析可以得出,渗透率差异是影响煤层气开采的关键参数,而煤层气资源丰度和吸附饱和度是评价煤层气井维持高产和长时间稳产的重要因素,煤层气开发前需查明煤储层主要地质条件和物性参数,为煤层气开发工程设计提供依据。      

高、低产煤层气井AVO正演特征及其识别

利用鄂尔多斯盆地东缘地区煤层气勘探阶段的钻井与测井资料,获得该地区煤层气井主力储层5煤层与围岩的岩性特征及弹性参数,并应用基于zoeppritz方程的线性近似公式进行射线追踪模拟,以研究该区高、低丰度煤层气储层5煤层AVO响应特征。该区XX-3井煤层气高产井与XX-11低产井的AVO分析表明：高产气井的振幅随偏移距的增大存在明显的减弱现象,且其顶板负相位反射振幅呈现较强的负截距异常和正梯度异常,底板正相位反射振幅呈现较强的正截距异常和负梯度异常;而低产气井的AVO现象不明显,代表煤层顶底板反射波振幅梯度曲线异常变化较小。在该区地质条件下建立的识别高、低产煤层气井的AVO响应特征识别方法,可为煤层气试井质量提供新的判识手段。     

延川南区块深层煤层气井产能主控因素

深层煤层气井产能高低及影响因素认识不清,制约了其商业化开发进程。对延川南万宝山构造带煤层气生产特征及产能情况进行了总结,从煤层气资源条件、煤层气解吸难易程度和渗流条件3个方面对产能影响因素进行了研究。结果表明,渗透率与含气量是影响产能的主要因素:渗透率大于0.3×10-3μm2和含气量高于15 m3/t是稳定产气量大于1 000 m3/d的前提条件。含气量主要受埋深和水动力条件影响,埋深越大,水动力条件越弱,含气量越高;渗透率主要受地应力、形变和裂缝发育情况控制,低地应力区和局部构造高点附近渗透率较高。根据渗透率与含气量将构造带划分为高渗高含气、高渗低含气、低渗高含气、低渗低含气4个区。其中,高渗高含气区产液量中等,产气能力高;高渗低含气区以异常高产液、低产气井为主;其他两区产液量和产气能力较低。      

筠连地区煤层气低产低效井成因及增产改造措施

四川筠连地区煤层气田开发潜力较好，但大量低产低效井的存在制约了产能提升。为查明低效井成因，针对性地提高煤层气井产能，从地质、工程一体化的角度，结合地质条件并从工程因素出发，剖析高产井与地质因素的耦合关系，揭示地质、排采及工程3个方面影响下的低效井成因，并针对性提出相应的改造措施。结果表明，低效井主要分布在研究区北部、西部，受含气性、断层分布、开采层位、排采节奏及压裂窜井的影响，而高产井主要位于研究区中、南部，其产水量多低于1 m3/d，普遍具有流压低、持续产气时间长、产煤粉量低、矿化度高的特点。综合分析低效井治理效果发现，酸洗效果较好，震荡解堵效果不明显，二次压裂应严格控制施工参数。解决煤层气井低产低效问题，应从井位部署着手，围绕地质-工程-排采一体化开展井位设计和施工，开展有效合理的增产改造措施。      

煤储层夹层水侵量和控制储量的计算方法

煤层气藏渗流机理不同于常规气藏,产气量受到煤层解吸压力及吸附特性的影响,计算单井控制储量难度较大;同时,部分煤层气井受到储层压裂或断层沟通边底水及夹层水的影响,排采初期产水量高,且产水期长,呈现明显的水侵特征。为了评价煤层气井的产能及水侵程度,通过大量文献调研发现,目前对高产水的生产井研究较少。在前人的研究基础上,引入视地质储量法和生产指示曲线法,建立适应外来水侵的煤层气井生产模型,考虑储层的非常规特性,利用少量的生产资料计算水侵量和单井控制储量,为煤层气开采提供重要气藏参数。研究结果表明:视地质储量法和生产指示曲线法所需资料简单,2种方法计算出来的控制储量基本吻合,水侵量能够真实反映生产井的水侵特征,对煤层气的开发具有重要的指导意义。      

和顺区块煤层气井产能主控地质因素研究

从煤层气产出机理出发,分析了直接影响煤层气井产能的主要地质因素包括资源条件方面的含气量、厚度和产出条件方面的解吸压力、渗透率。在此基础上分析了影响和顺区块煤层气井产能的主控因素:区块东部X1井组煤层埋藏浅,受断层、陷落柱影响较大,保存条件差造成的储层压力低、含气量低是制约X1井组产能的主要因素。中部X2井组埋藏较深,保存条件较好,含气量高,具备高产的资源条件;低Langmuir压力造成的解吸压力低是井组高产的不利因素,受地应力影响的渗透率差异是X2井组井间产气量差异的主要原因。X2井组各井产气量与闭合压力呈负幂函数关系,产气量超过1 000 m3/d的井均分布在闭合压力小于8 MPa的区域。保存条件较好的深部煤层应力低值区是和顺区块煤层气井高产的有利区域。     

无越流补给含水层对煤层气排采影响的数值模拟

沁水盆地南部煤层气井具有“高产水、低产气”的特征,然而也有部分井存在“高产水、高产气”的现象。一般来说,煤层气井高产水,多与沟通含水层相关。针对这种情况,基于沁水盆地柿庄南区块煤储层地质条件,结合煤层气直井排采的实际情况,利用数值模拟方法,采用气水两相多组分的三维煤储层模拟软件(SIMEDWin)模拟煤层气井排采中,沟通无越流补给含水层对储层压力变化及煤层气水产出规律的影响。结果表明:与无含水层影响的煤层气井对比,沟通无越流补给含水层的煤层气井远井地带压降幅度显著,高产气时间久,累积产气量多,排水量大,但见气时间较晚;含水层渗透率越大,气井日产气峰值越高;气井日排水量越大,产气速度也会越快,但产气速度在排水量达到一定值时不再增大。综合考虑,沟通无越流补给高渗透率含水层,增大日排水量到一定值更有利于柿庄南区块煤层气的增产。      

黄河北煤田10号煤煤层气储层物性及特征研究

煤层气是一种备受国家重视和开发利用的非常规清洁能源,煤层气储层物性的研究对煤层气资源的评价与开发具有重要意义。以黄河北煤田煤层气开发资料为基础,结合区域地质特征,应用煤层气地质理论对煤田内10号煤煤层气储层物性特征进行了研究。研究发现:10号煤层宏观煤岩类型以半亮煤为主,煤中有机显微组分以镜质组为主,无机显微组分以黏土为主;煤的变质程度比较高,整体进入成熟阶段;10号煤层储层孔裂隙发育、渗透率较低;10煤层对甲烷的吸附能力较强;10号煤层储层压力为2.16~4.20MPa,压力梯度为0.418~0.797MPa/100m,为低压储层至常压储层;黄河北煤田呈单斜构造,10号煤层埋藏深度较深,含水性较好,有利于煤层气保存。     

贵州中西部地区煤层气成藏特征

基于贵州地区煤层气富集成藏条件,结合统计资料和实验测试数据成果．从含气性、储层物性及成藏规律三个方面探讨了贵州中、西部地区煤层气藏特征。结果表明：贵州中、西部地区2000m以浅煤层气资源量约31511亿m^3,资源丰度高,一般〉2亿m^3／km^2,最高可达7．15亿m^3／km^2,主要集中分布在六盘水煤田、织纳煤田及黔北煤田煤,且以富甲烷（〉8m^3／t）为主,500m以深范围内煤层气CH4含量〉80％;不同地区不同煤层的孔裂隙发育、渗透性、吸附能力、解析能力、储层压力及储层压力系数等差别较大,地域、层域差异明显,煤储层原地应力较高,原地应力梯度普遍〉1．5MPa／100m;区内煤系地层“广覆式”生烃．沉积构造史控制着气田的分布,并以大型向斜或复向斜为煤层气富集主要场所。     

沁水盆地东缘洪水地区15号煤层储层特征研究

洪水地区位于沁水盆地东缘中部,15号煤层是该区主要的可采煤层之一,根据区内煤层气参数井测试数据、试井资料及煤炭地质勘查资料,对15号煤层储层特征进行了研究。结果显示：研究区15号煤层为高变质程度的贫煤,煤储层渗透率在0．047～0．1lmD,属低渗透率煤层,储层压力梯度为0．402～0．965MPa／lOOm,平均为0．672MPa／100m,属于欠压地层,煤层含气量为9．02—20．67m3／t,平均16．18m。／t,含气量较高。整体来看,研究区属于低渗透、低储层压力梯度和临储比,高含气量的煤层气富集区。     

沁水盆地郑庄区块北部煤层气直井低产原因及高效开发技术

为了实现沁水盆地郑庄区块北部深部煤层气高效开发,通过深入分析煤储层地质条件和开发资料,并对比浅部煤层气开发数据,以含气量评价资源为基础,综合储层渗透性、地解压差,煤体结构和地应力状态等评价煤层气采出难易程度,明确郑庄区块北部煤层气井低产原因,并提出高效开发的适应技术。结果表明,郑庄北部煤层含气量整体较高,在20 m3/t以上;郑庄北部绝大部分地区裂隙发育指数均小于140,渗透率极低;绝大部分地区地解压差大于6 MPa,导致煤层气井有效解吸范围小,宏观解吸效率低;绝大部分地区煤层中碎煤比例在0.7以上,导致水力压裂裂缝较短;垂向应力大于水平应力,为大地静力场形地应力,水力压裂易形成垂直裂缝,裂缝延伸较短。极低的渗透率、相对较高的地解压差、高碎煤占比和大地静力场形地应力状态耦合导致郑庄北部煤层气开发效果较差。仿树形水平井采用人工井眼实现煤层密切割,缩短了煤层气、水渗流距离,利于实现协同降压增产,有力克服了高地解压差的不利影响;同时采用人工井眼代替压裂裂缝,解决研究区水力压裂造缝短的难题,取得了产量突破,但存在不利于排水降压和井眼易垮塌的风险,且其成本高、收效低。L形水平井密切割分段压裂技术克服了仿树形水平井不利因素。与直井相比,L形水平井成本增加2倍,但煤层气产量增加近100倍;且L形水平井与仿树形水平井产量相当,但其成本仅是后者的 40%。由此可知,L形水平井可以实现郑庄北部深部煤层气的高效开发。      

孔喉半径对松辽盆地南部青一段特低-超低渗透储层质量的控制作用

针对青山口组一段特低-超低渗储层开发时,仍然存在储层认识程度低的问题.其中,明确特低-超低渗储层物性、含油性及流动性的主控因素是亟待解决的重要问题.利用常规压汞、核磁共振、孔渗测定、粒度分析和X衍射等实验方法,对松辽盆地南部青山口组一段特低-超低渗储层特征参数进行定量表征.结果表明:松辽盆地南部青山口组一段特低-超低渗透储层平均孔喉半径主要分布于0.3~1.7 μm之间.大于1.5 μm的孔喉半径对应常规低渗透储层,以细粒长石岩屑砂岩为主;0.5~1.5 μm孔喉半径对应特低渗透储层,以极细粒长石岩屑砂岩和粗粉砂岩为主,可动流体饱和度大于65%;0.1~0.5 μm孔喉半径对应超低渗透储层,以粗-细粉砂岩为主,可动流体饱和度介于50%~60%.孔喉半径决定了储层物性和流体饱和度特征,并在宏观上受控于沉积相带,应作为特低-超低渗储层评价的重要参数.      

松南王府地区登娄库组—泉头组一段储层物性及控制因素

以沉积相研究作为基础对松辽盆地王府地区登娄库组—泉头组一段碎屑岩储层的岩石学、成岩作用、储层物性及控制因素的研究表明:该区目的储层的岩石类型以岩屑长石砂岩和长石砂岩为主,而孔隙类型主要为粒间缩小孔隙和粒内溶蚀孔隙。孔隙结构以Ⅲ级为主,属于低孔-特低孔和特低渗-超低渗砂体。有利沉积相带是控制储层物性高值区分布的内在因素;胶结作用是泉头组一段储层物性衰减的关键因素;压实与胶结作用是登娄库组储层物性衰减的重要因素;溶解作用形成了局部登娄库组2 400~2 600 m次级孔隙高值带。     

高阶煤煤层气直井低产原因分析及增产措施

我国煤层气井普遍产量低、开发效果差,主要原因是增产改造措施与地质条件匹配性差。通过分析沁水盆地南部郑庄区块直井的低产原因,提出针对性增产措施,并分析相关措施的增产机理及地质适应性,优化增产措施施工参数,并开展实践验证。研究和实践结果表明,埋深大的地区,裂缝开启困难,实施重复压裂可使裂缝转向并增加裂缝长度,增产效果较好。为了充分释放应力,实现裂缝偏转,重复压裂前排采时间至少应在1 000 d以上,重复压裂施工应降低支撑剂用量,且细砂应分段加入;碎裂煤-碎粒煤整体发育的煤层,直接压裂时裂缝延伸较短,实施间接顶板压裂可获得高产,压裂层位顶界至煤层顶板间隔距离为0.5~1.5 m,压裂液排量为5.0~5.5 m3/min,射孔段长度为1.5~2.0 m,单位射孔层段压裂液量为200~300 m3/m时增产效果最好;天然裂缝发育区,实施投球压裂实现裂缝转向,可大幅提高产量,该工艺适应于施工压力下降且低于15 MPa、日产水量为2~5 m3的低产井,其增产措施为先实施以细砂为主的小型预压裂封堵原裂缝,然后投球封堵部分原射孔孔眼,双重封堵可大幅提高重复压裂时的施工压力,形成新裂缝。研究成果对高煤阶煤层气井低产原因分析及增产治理具有指导和借鉴作用。      

淮南矿区剩余煤层气资源可采潜力分析

在分析淮南矿区煤层气地质背景的基础上,采用含量梯度法、压力—吸附法计算了研究区可采煤层的剩余煤层气资源量,探讨了影响该区煤层气可采潜力的煤储层压力、渗透能力、吸附/解吸特征、含气饱和度、可采系数等因素。结果表明,淮南矿区-1 500m以浅剩余煤层气资源量为2 419.70×108m3,可采资源量为1 102.20×108m3,可采资源丰度为1.98×108m3/km2,属于中等储量丰度的大型气田;区内煤储层为正常压力储层,煤储层渗透率、含气饱和度偏低,但本区可采煤层层数多,在渗透率总体偏低的背景下,区内存在的高渗区,具备煤层气地面开采的基础地质条件。